韓鳳祿　穆云濤　徐冉

摘要：本文總結了周口店地區(qū)從北京猿人發(fā)現到現在85年來的古人類研究歷程，認為北京猿人遺址的教學應該納入到周口店野外地質的實習中，并從三個方面探討了北京猿人遺址的教學方法；認為北京猿人遺址的教學對于培養(yǎng)學生的科學興趣、拓展學生的知識和培養(yǎng)科學思維、以及建立生物和地質融合的綜合研究的概念具有重要作用，這對于認識當前生態(tài)環(huán)境對人類生活的影響具有積極意義。

關鍵詞：周口店；北京猿人；人類演化；地質教學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）38-0161-04

一、前言

北京周口店地區(qū)不僅是世界聞名的北京猿人遺址所在地，而且具有豐富的地質資源。此地區(qū)三大巖類齊全，構造現象豐富，歷來是各個高校地質學專業(yè)學生實習的重要區(qū)域。由于現在人們越來越關注環(huán)境對人類的影響，因此很多學者呼吁增加和完善第四紀地質，而第四紀地質中最重要的北京猿人遺址尚未納入到教學體系中。這是由于北京猿人研究主要涉及到生物骨骼解剖學相關知識，而與地質學相差甚遠。筆者認為北京猿人的研究雖然主要以生物學為主，但與它們生活的環(huán)境是分不開的，所以其實是生物學和地質學的綜合研究。周口店地區(qū)作為最重要的古人類遺址之一，對于研究人類與環(huán)境之間的關系和演化具有重要的意義，況且人類的起源也是學生最感興趣的話題之一。所以對該部分教學內容的開發(fā)和總結不僅能擴展學生的地質學知識和技能，而且能夠開拓他們的思維，培養(yǎng)不同學科綜合分析的能力。因此，本文概括總結了周口店地區(qū)古人類研究的歷史和現狀，并對教學內容進行了探討。

二、周口店地區(qū)古人類研究歷史和現狀

周口店古人類化石研究從上世紀20年代就已經開始了。1918年春，瑞典地質學家安特生經朋友介紹來到了周口店，在雞骨山挖掘了一些化石。1921年和1923年，在安特生的指導下，奧地利古生物學家?guī)煹に够鶎χ芸诘赀M行了兩次試發(fā)掘，并將挖出的化石運回瑞典研究。1926年，師丹斯基在整理這批材料時新認出一顆疑似人類前臼齒的化石。同年10月，安特生在瑞典皇太子古斯塔夫六世阿爾道夫訪華時公布了這個消息，立刻引起了國際學術界的矚目。1927年春，在美國洛克菲勒基金會資助下，中國地質調查所和北京協和醫(yī)學院簽署了《關于合作研究華北第三紀及第四紀堆積物的協議書》，從而拉開了周口店大規(guī)模考古發(fā)掘的序幕。中國地質學奠基者之一的丁文江擔任該項目的名譽主持人，中國地質調查所所長翁文灝和加拿大解剖學家步達生負責具體事務。此后不久，剛從德國留學歸來的楊鐘健主持了周口店的具體發(fā)掘工作，當時剛從北京大學地質系畢業(yè)的年僅24歲的裴文中也加入到了北京猿人的發(fā)掘工作之中。這一年周口店的發(fā)掘收獲頗豐，獲得了500箱化石材料，又發(fā)現了一顆保存極好的人類下臼齒。加拿大古生物學家步達生對這顆人牙進行了仔細研究，命名為“中國猿人北京種”，俗稱為“北京（猿）人”（Peking Man）。1929年12月2日是中國古人類發(fā)現史上最重要的時刻。我國著名考古學家裴文中在周口店第一地點發(fā)現了北京猿人的第一個完整的頭蓋骨，并載入史冊。隨后，步達生對這個頭蓋骨進行了完整的記述。1927年到1937年是北京猿人發(fā)現的黃金時期。在周口店第一地點共獲得了5件頭蓋骨、14件下頜骨，牙齒147枚，數塊頭后骨骼，代表了40多個個體。另外還發(fā)現了大量的石器和哺乳動物化石以及取火的證據，后由德國的解剖學家魏敦瑞對這批材料進行了研究。北京猿人的發(fā)現之所以有這樣重要的意義，是因為他們確立了人類演化過程中經歷了直立人的階段，是當時發(fā)現的已知最古老的人類。但不幸的是1941年珍珠港事件爆發(fā)，這批北京猿人化石材料在轉運途中全部丟失，至今仍下落不明。而在之后的采掘中，再也沒有發(fā)掘出如此豐富的材料。所幸的是當時所做的一些模型保留了下來，這為以后古人類的起源和演化研究提供了重要的參考資料。1949年后，裴文中和賈蘭坡等對周口店北京猿人遺址進行了多次發(fā)掘，并有了更多發(fā)現，其中最重要的是1959年在鴿子堂洞西部發(fā)現的一具完整的北京猿人下頜骨。1966年，在第一地點發(fā)現了兩片頭蓋骨。比較巧合的是這兩片頭蓋骨和之前在1934年和1936年發(fā)現的兩片頭蓋骨能夠完整拼合，組成5號頭骨。另外在猿人洞中也發(fā)現了大量的哺乳動物化石和用火的證據。1977—1979年，在中國科學院古脊椎動物與古人類研究所主持下，包括北京大學、南京大學、中國科學院地質研究所在內的多個科研院所對周口店北京猿人和其他哺乳動物化石、晚新生代地層、溶洞的發(fā)育規(guī)律、孢粉、古土壤、古氣候和年代進行了多方面的研究，并取得了豐碩的成果，并于1985年出版了《北京猿人遺址綜合研究》。2009年，在中國科學院古脊椎動物與古人類研究所高星的主持下，再次對該遺址進行保護性發(fā)掘，發(fā)現了更多人類用火的遺跡和遺物，為人類能夠主動取火提供了更有力的證據。但是關于北京猿人的研究工作并沒有結束，一些新技術和新方法的應用給人類演化的研究帶來了新的活力。周口店地區(qū)不僅發(fā)現了生活在70—20萬年前的北京猿人，還發(fā)現了其他時期的古人類化石，包括山頂洞人和田園洞人。山頂洞人早在1933年就被發(fā)現，包括3個完整的頭蓋骨、4件下頜骨和數枚牙齒。但不幸的是在1941年隨同北京猿人化石一同丟失。吳新智院士對這批材料進行了重新研究，并認為山頂洞人代表了原始的蒙古人種，與中國人、愛斯基摩人和美洲的印第安人相近。2001年，周口店地區(qū)又有了新發(fā)現。田園林場的經理田秀梅在周口店鎮(zhèn)黃山店村的田園林場發(fā)現了一處含古人類和古脊椎動物的洞穴。2003年，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的同號文等進行了發(fā)掘和研究，出土古人類化石34件，包括牙齒、下頜和頭后骨骼，另外還有哺乳動物化石29種。進一步的測年工作表明田園洞的堆積物在4.2—3.85萬年，比山頂洞人約早1萬年，該處的古人類化石在解剖學上可歸入晚期智人。另外田園洞人在古DNA的分析上也取得了重大突破，是第一個能夠獲得核DNA的早期現代人。研究表明田園洞人和現在的亞洲人和美洲土著人親緣關系密切，而和現代歐洲人親緣關系較遠。endprint

三、周口店地區(qū)古人類遺址的教學與思考

人類的起源和演化本身就能引起學生極大的興趣，學生本身愿意參觀北京猿人遺址和博物館，但是頭腦中可能只有一個模糊的人類演化的印象，因此我們在教學的過程中就應該引導他們去把相關的知識串聯起來，構成一個系統；并把人和環(huán)境聯系起來分析人類的演化過程。周口店遺址博物館保存了大量的化石標本和石器，同時以現代化的手段形象生動地再現了北京猿人生活的場景和環(huán)境的變遷，結合教師的指導，能夠達到很好的教學效果。筆者認為可以從以下三方面引導學生認識人類與環(huán)境地質協同演化。

1.以講故事的形式回顧北京猿人發(fā)現史。周口店北京猿人發(fā)現史本身就具有傳奇色彩，但大多數人對此只是一知半解，如幾乎所有人都知道1929年裴文中發(fā)現了北京猿人頭蓋骨，也知道在二戰(zhàn)期間丟失，但是很少有人去查閱他們是如何被發(fā)現的，以及又是怎么丟失的，其實這里面有很多豐富有趣的故事以及感人事跡。首先北京猿人頭蓋骨的發(fā)現經歷了一個曲折的過程。1927年，裴文中先生從北京大學地質系畢業(yè)，但并沒有正式工作，生活上也比較困難，后經當時地質調查所所長翁文灝介紹，1928年初參加了周口店發(fā)掘工作。當時他對脊椎動物化石并不了解，只負責管理工人和記賬，但裴先生是個非常好學的人，他主動參加發(fā)掘工作，向有豐富經驗的工人學習脊椎動物化石的鑒定，并研讀有關的古生物著作?？梢哉f北京猿人的發(fā)現和裴先生本身的刻苦努力是分不開的。1928年底，周口店發(fā)掘工作發(fā)掘到了堅硬巖層，里面化石非常少，這樣再挖下去已經意義不大。當時負責這個項目的楊鐘健先生和布林博士將重點轉移到其他方向，只留下裴文中來負責這個項目。在克服了重重困難之后，他們挖開了堅硬巖層，再往下化石又增多起來，但也只發(fā)現了幾顆猿人牙齒。1929年秋，可發(fā)掘的沉積巖層的體積越來越小，似乎接近尾聲。到了11月份，雖然天氣轉寒，但發(fā)掘工作有了新進展。他們又發(fā)現了一個很深的小洞，其洞口僅能容下一個人進出。裴文中先生便一個人入洞查看，竟然發(fā)現其中別有洞天，里面有很多哺乳動物化石，而且他還看到一個圓圓的東西，但當時并未在意。隨后發(fā)掘工作繼續(xù)進行，到12月2日下午四點多的時候挖掘到了這個圓圓的東西，才真正認出這是個猿人的頭骨。當時所有人都非常興奮，決定把它挖出來，但是偏偏這個頭骨嵌在堅硬的巖層里面。天色已黑，最后只好用撬棍撬了下來。很快，北京猿人的消息就震動了國內外。而北京猿人在面世12年后，又突然失蹤更是成了千古之謎。很多當事人都曾回憶過北京猿人失蹤的經歷，也一直希望能夠找回北京猿人頭蓋骨，但至今無果。關于北京猿人的失蹤和搜尋有很多文章，筆者僅作概括介紹。1937年盧溝橋事件之后，日本展開全面侵華行動。周口店的發(fā)掘被迫中止，北京猿人化石都保存在北京協和醫(yī)學院內。1941年，日美關系逐漸緊張，戰(zhàn)爭一觸即發(fā)。當時的中國地質調查所所長翁文灝考慮猿人化石在淪陷區(qū)不安全，所以和美國協商后決定暫時將其運送到美國自然歷史博物館保管。由胡承志裝箱，并送到了博文的辦公室。在這之后便沒有準確的史料了。據說，博文在11月底把猿人化石送到了美國大使館。12月5日美國的海軍陸戰(zhàn)隊帶著北京猿人化石上了專用列車到達秦皇島，后計劃把化石送上一艘從上海北駛美國的哈里遜總統號船。這艘船預計12月8日到達秦皇島，但剛好12月7號珍珠港事件爆發(fā)。日軍迅速截獲了海軍陸戰(zhàn)隊的專用列車，收繳了所有物資。而哈里遜總統號也未能駛到秦皇島，而被日本軍艦驅逐擱淺。此后，北京猿人化石下落不明。有人認為他們在戰(zhàn)爭中被破壞，也有人認為被日本或美國收藏，但這些都只是推測。關于北京猿人的追蹤還有很多故事，可以引導學生閱讀相關書籍，并從中得到啟發(fā)和教育。

2.以師生互動的形式讓學生了解生命的演化史。在讓學生了解周口店發(fā)掘的傳奇故事之后，下一步就要啟發(fā)學生的科學思維，讓他們知道什么是生命的演化、生物和環(huán)境的關系，以及用何種方法進行科學研究。這也是對學生進行科學教育的最重要的部分。筆者認為應該從科學問題入手，從被動地接受知識到主動尋求答案。首先，北京猿人在當時為什么能夠引起如此巨大的轟動？其實這主要由于他們本身的科學價值以及當時的背景。因為在當時北京猿人被認為是有確定證據的最古老的人類（之前發(fā)現的180萬年前的爪哇人有爭議）。接下來我們應該將知識引申為如下內容：人類是怎么從古猿演變成人的呢？最古老的人類在哪里？人類的演化經歷了幾個階段？為什么人能夠直立行走？為什么人的腦容量會不斷增加？為什么人能夠演化出復雜的語言系統？通過這種面對面的教學能夠啟發(fā)學生思維，最后再由教師進行總結?，F在我們都能認得出人和黑猩猩的區(qū)別，但是在幾百萬年前人類的祖先和黑猩猩的祖先很相似。所以如何區(qū)分呢？傳統觀點認為人和動物的區(qū)別是人能夠制造工具，但是黑猩猩也能制造工具，所以現在這一觀點已經被摒棄，改用能夠直立行走來定義人類。目前發(fā)現的最古老的人類化石都來源于非洲，所以人類起源于非洲目前是比較確定的。最古老的人類是發(fā)現于中非乍得（Chad）共和國距今600—700萬年的撒海爾人乍得種。那個時候的古猿的腦容量很小，和現代的黑猩猩腦容量相當。但是已經具有類似于人的小的犬齒和粗壯的眉脊，推測可以直立行走，這也和分子生物學的證據相吻合。根據化石的形態(tài)，可以推算出人類大體經歷了遠古人類（如撒海爾人）、南方古猿、直立人（如北京猿人）、早期智人（如尼安德特人）和晚期智人（如克羅馬農人）幾個階段。它們都有各自的特征，但是并沒有嚴格的界限?？傮w的演化趨勢是越來越適應于直立行走，腦容量越來越大，腦殼變薄，面部扁平，犬齒變小等。但是人類的演化仍然存在很多有爭議的問題，比如現代人的起源?，F代人和人類是兩個不同的概念?，F代人的范圍要小的多，僅指從早期智人到現代人的演化過程。一種觀點認為現代人是起源于當地的早期智人或直立人，因為他們的化石演化特征是連續(xù)的，比較典型的是中國的古人類化石特征連續(xù)。另外一種觀點認為現代人也是起源于非洲，約在18萬年前開始從非洲遷移到世界各地，取代了當地的直立人或早期智人。后者得到了更多分子生物學的證據，在國際上占據主導地位。但是生物的演化并不是簡單的完全取代的關系，而是既有取代又有融合，比如早期現代人含有6%—9%尼安德特人的基因。endprint

3.生物與地質融合的科學思維的訓練。人類的起源研究既涉及到生物的知識，又需要地質的技能。我們要引導學生學會去總結和提煉知識并掌握最新的科學方法和技能。對化石的形態(tài)學研究需要人類解剖學的知識來比較不同個體的形態(tài)差異和演變，對現代人類的DNA和化石中的古DNA的序列對比分析需要更多分子生物學的知識。對于古人類化石最重要的年代問題，需要用到地質學中最重要的各種測年方法，包括碳-14、裂變徑跡法（灰燼中的榍石）、熱發(fā)光（石英礦物）和古地磁等方法。通過不同的測年方法可以相互驗證避免大的誤差。另外科學家是如何知道北京猿人的生活環(huán)境的呢？或者可以通過分析堆積物中的礦物成分、古土壤和不同層位不同時期的孢粉樣品進行分析，如根據孢粉組合來判斷植物種類（因為植物對氣候比較敏感），從而追蹤氣候的變化。根據多家科研單位的綜合研究，周口店的北京猿人總體處于溫暖濕潤的間冰期，但局部時間段偏冷或干旱。另外古人類的生活和溶洞發(fā)育密切相關，因此溶洞的成因和充填過程同樣會影響到古人類的生活方式。通過分析溶洞的發(fā)育過程可以推斷猿人的遷徙過程，另外還有很多的哺乳動物與猿人生活，這些哺乳動物化石也具有很高的研究價值，有些到現在已經絕滅了，有些哺乳動物是北京猿人的獵物，如斑鹿和腫骨大角鹿，但也有猛獸可以和人類抗衡。在猿人生活的洞中還有很多的石片，一般人難以注意這些散碎的石頭。但是這些正是北京猿人所用過的石器，包括尖狀器、砍砸器和刮削器。古生物學家可以一眼認出哪些是人為制造的石器，哪些是自然形成的。人類在演變的過程中，石器也在不斷改進，所以根據石器形態(tài)我們就能判斷當時的猿人的生活方式和狀態(tài)。在參觀猿人洞的時候，我們可以就某一個學生感興趣的話題進行深入討論，如北京猿人用火的證據有哪些。

四、結論

綜上所述，周口店猿人遺址教學對于培養(yǎng)學生的科研興趣以及啟發(fā)他們的科學思維方式具有非常重要的意義。因為這不僅涉及到生命的起源和演化，還有生物和環(huán)境之間的協同演化，這些對于人類未來的發(fā)展和演化也具有指導作用。所以筆者認為雖然周口店的地質實習主要任務是地質的認知和地質技能的培養(yǎng)，但我們也應該關注地質作用和人類的關系。周口店具有得天獨厚的資源，北京猿人遺址是世界上化石材料最豐富的遺址之一，目前仍吸引著各國的科學家來考察研究。北京猿人遺址博物館新館也已經建成，離中國地質大學周口店實習站不遠。所以我們應該充分利用現有的資源，開展和普及古人類演化方面的教學。未來科學的發(fā)展不會局限于一個學科之內，它必將不斷與其他學科交叉和融合，才能增加整個學科的活力，而地質學和生物學的交叉與融合也將越來越密切。

致謝：感謝中國地質大學（武漢）袁晏明教授提出的寶貴意見和建議，感謝中國地質大學（武漢）“周口店野外地質教學團隊”支持和幫助。

參考文獻：

[1]袁晏明，趙溫霞，章澤軍，等.周口店野外地質實踐教學體系與內容[J].中國地質教育，2008，17（2）：61-66.

[2]吳汝康，任美鍔，朱顯謨，等.北京猿人遺址綜合研究[M].北京：科學出版社，1985，1-267.

[3]吳新智.周口店山頂洞人化石的研究[J].古脊椎動物學報，1961，3（3）：181-203.

[4]同號文，尚虹，張雙權，等.周口店田園洞古人類遺址的發(fā)現[J].科學通報，2004，49（9）：893-897.

[5]Shang H，Tong H，Zhang S，et al.An early modern human from Tianyuan Cave，Zhoukoudian，China[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2007，104（16）：6573-6578.

[6]裴文中.回憶中國猿人第一個頭蓋骨的發(fā)現[J].中國科技史雜志，1982，（3）：2-5.

[7]賈蘭坡，黃蔚文.周口店發(fā)掘記[M].天津：天津科學技術出版社，1984：1-223.

[8]Brunet M，Guy F，Pilbeam D，et al.A new hominid from the Upper Miocene of Chad，Central Africa[J].Nature，2002，418（6894）：145-151.

[9]高星，張曉凌，楊東亞，等.現代中國人起源與人類演化的區(qū)域性多樣化模式[J].中國科學：地球科學，2010，40（9）：1287-1300.

[10]Fu Q，Hajdinjak M，Moldovan O T，et al.An early modern human from Romania with a recent Neanderthal ancestor[J].Nature，2015，524（7564）：216-219.endprint